Мы все еще не слишком далеко продвинулись в наших объяснениях. Давайте углубимся еще дальше, внутрь клетки. Постараемся понять, что такое хромосомы и как они работают.
Хромосомы представляют собой генетический материал, наши гены, которые могут определить нас как вид или как индивида (вспомните «генетические отпечатки», которые используются в полицейских расследованиях) и дать нашим клеткам все необходимые указания, чтобы они могли выполнять свою работу.
Хромосомы – у человека их сорок шесть – состоят из вещества, называемого ДНК. ДНК – длинная цепь, закрученная в спираль, четырех различных молекул. Это гуанин (G), аденин (A), тимин (T) и цитозин (C), известные как азотистые основания (по сути, именно они составляют основу жизни). Эти четыре основания ATCG и составляют генетический код. Это открытие почти шестьдесят лет назад сделали трое французских исследователей: Люсьен Жак Моно (1910–1976), Франсуа Жакоб (1920–2013) и Андре Львов (1902–1994), за что в 1965 году они были удостоены Нобелевской премии.
Последовательность этих четырех букв (ATCG), собранных вместе в определенном порядке, представляет собой описание наших генов, характеризует нас (30 000 генов) и позволяет миллиону миллиардов клеток нашего организма нормально функционировать, делиться, дифференцироваться, производить белки, жить и умирать и отражает полный заряд нашей жизни и нашей смерти.
Эти азотистые основания – в каждой клетке в организме человека их 3 миллиарда – образуют длинные (около двух метров), тесно скрепленные нити, на которых записаны 30 000 наших генов.
Итак, человеческий организм состоит из миллиона миллиардов дифференцированных (распределенных по разным органам и функциям) клеток двухсот различных типов, каждая из которых содержит нить длиной два метра, и на них с помощью трех миллиардов молекул оснований, составляющих генетический код, записаны наши 30 000 генов!
В это трудно поверить! Тем не менее все так и есть!
На самом деле все, что я вам говорю, надо умножить на два. В действительности каждая из наших клеток содержит две двухметровые нити: одна из них изначально была в яйцеклетке, а другая – в сперматозоиде. Одна приносит нам гены от нашей матери, а другая – гены от нашего отца.
Эти цифры просто поражают, при этом они заставляют нас представить себе, что все, о чем мы говорим, – невероятно мелкое и, таким образом, по логике вещей, хрупкое.
В общем, получается, что гены, представляющие собой рецепт, по которому могут быть сделаны все составные элементы, записаны настоящими буквами, словно на длинном свитке, называющемся ДНК.
Каждый раз, когда клетке нужно произвести белок, чтобы выполнить свою функцию, она разворачивает свиток и читает его, пока не дойдет до гена, который ей нужен, снимает с него своего рода копию и посредством сложной транспортной системы направляет ее на «фабрику белка». После этого будет произведен необходимый белок и запущено выполнение требуемой функции клеток.
Но это еще не все. Продолжаем знакомиться с живой материей.
Как мы уже говорили, гены – это рецепты, программное обеспечение, которое инструктирует клетку о том, что она должна делать. А теперь зададимся вопросом: что же делает клетка?
На самом деле она выполняет два типа действий. Одно действие – одинаковое для всех клеток, деление, а другое – присущее данному типу клеток: участие в функции органа, которому она принадлежит.
Вполне логично, что в ДНК в наших хромосомах существует два типа генов.
Одни гены регулируют и контролируют деление и, таким образом, жизнь и гибель клетки. Другие гены несут информацию, необходимую для производства конкретных типов белков соответственно функции клеток. Каждая дифференцированная клетка, принадлежащая к какому-либо органу, приобретает особую функцию. Для клеток сердца это сердцебиение и посредством этого обеспечение циркуляции крови; для клеток почек – производство мочи и освобождение организма от токсинов. Представьте себе, что какая-то клетка начнет выполнять функцию другой клетки! Сердце будет производить мочу, а почки станут сокращаться!
А теперь перейдем на следующий уровень сложности, я обещаю вам, что он будет последним. При каждом из этих генов, будь то связанных с делением или с функциями клеток, имеется ген «активатор» или «выключатель». Если он придет в действие, то запустит либо деление, либо производство белка.
А теперь от группы генов, которые кодируют функциональные белки, обратимся к другим генам, тем, которые определяют деление клеток, а также тем, которые их контролируют.